对二甲苯的结晶方法转让专利
申请号 : CN201210553056.0
文献号 : CN103880581B
文献日 : 2015-12-23
发明人 : 陈亮 , 肖剑 , 张鸿翔
申请人 : 中国石油化工股份有限公司 , 中国石油化工股份有限公司上海石油化工研究院
摘要 :
本发明涉及一种对二甲苯的结晶方法，主要解决现有技术中存在的能耗大、预冷器结垢严重、晶体洗涤困难的问题，本发明通过采用混合二甲苯原料进入原料中间罐中；晶浆罐中的溢流母液从上部流出进入釜式结晶器中进行结晶，浓缩晶浆从下部流出后经固液分离器分离得到过滤母液和对二甲苯晶体，过滤母液进入釜式结晶器中进行结晶；对二甲苯晶体在熔融罐中经加热后熔化；釜式结晶器中的晶浆分为两部分流出，晶浆I经套管式结晶器换热后返回到釜式结晶器中，晶浆II经增稠器浓缩后得到预分离母液和浓缩晶浆；浓缩晶浆经固液分离器分离得到对二甲苯晶体和结晶过滤母液，对二甲苯晶体返回到晶浆罐中的技术方案，较好地解决了该问题，可用于对二甲苯工业生产中。
权利要求 :
1.一种对二甲苯的结晶方法，包括以下步骤：
a)混合二甲苯原料进入原料中间罐中，一部分原料I经母液换热器与预冷器冷却后返回到原料中间罐中，一部分原料II进入晶浆罐中，其中原料I与原料II的重量之比为1～
100:1；
b)晶浆罐中的溢流母液从上部流出进入釜式结晶器中进行结晶，浓缩晶浆从下部流出后经固液分离器分离得到过滤母液和对二甲苯晶体，过滤母液进入釜式结晶器中进行结晶，其中，溢流母液与过滤母液的重量之比为0.1～10:1；
c)对二甲苯晶体在熔融罐中经加热后熔化，5～30％重量的对二甲苯返回固液分离器作为洗涤液，70～95％重量的对二甲苯作为产品进入产品罐；
d)釜式结晶器中的晶浆分为两部分流出，晶浆I经套管式结晶器换热后返回到釜式结晶器中，晶浆II经增稠器浓缩后得到预分离母液和浓缩晶浆，其中晶浆I与晶浆II的重量之比为1～100:1；
e)浓缩晶浆经固液分离器分离得到对二甲苯晶体和结晶过滤母液，对二甲苯晶体返回到晶浆罐中；
f)预分离母液与结晶过滤母液混合后分为两股，第一股占5～95％重量的结晶母液I返回结晶器中，第二股占5～95％重量的结晶母液II经母液换热器对混合二甲苯原料I进行冷却后进入母液罐，其中，预分离母液与结晶过滤母液的重量之比为0.1～10:1；
其中，晶浆罐为绝热操作。
2.根据权利要求1所述的对二甲苯的结晶方法，其特征在于釜式结晶器为绝热操作。
3.根据权利要求1所述的对二甲苯的结晶方法，其特征在于第一股占5～95％重量的结晶母液I返回到套管结晶器中。
4.根据权利要求1所述的对二甲苯的结晶方法，其特征在于溢流母液和过滤母液进入套管结晶器中。
5.根据权利要求1所述的对二甲苯的结晶方法，其特征在于固液分离器为离心机、过滤机或晶体洗涤塔。
6.根据权利要求1所述的对二甲苯的结晶方法，其特征在于增稠器为重力沉降槽、固液旋流器。
说明书 :
对二甲苯的结晶方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种对二甲苯的结晶方法。
背景技术
[0002] 对二甲苯是聚酯工业的重要原料，主要用于生产精对苯二甲酸（PTA）或精对苯二甲酸二甲酯（DMT），进而由PTA和DMT去生产聚酯（PET），分离混合二甲苯是对二甲苯的主要生产方法。混合二甲苯主要由对二甲苯、间二甲苯、邻二甲苯和乙苯组成，各组分间的沸点相差很小，但是熔点相差较大，可采用结晶法分离对二甲苯。
[0003] 专利US5498822公开了一种分离对二甲苯的结晶方法，该方法先通过预冷器对混合二甲苯原料进行预冷却，然后通过单级结晶过程分离得到高纯度的对二甲苯产品。在实际的结晶生产过程中，制冷剂温度与混合二甲苯原料的温度相差很大，原料中的对二甲苯容易在预冷器的换热面结晶析出，从而降低预冷器的换热效果，严重时会堵塞预冷器，使后续结晶过程无法正常进行，因而需要经常对预冷器进行清洗。对于釜式结晶器，搅拌桨难以做到刮壁搅拌，釜壁将不可避免地会形成晶体垢层，从而大大影响传热效率，虽可通过提高搅拌转速的方法来减少釜壁上的晶体结垢现象，但是搅拌转速过快，会使晶粒粒径大大降低，影响后续的过滤洗涤操作，因而，也需要定期对釜式结晶器进行清洗。频繁的进行预冷器和结晶器的清洗将会增加结晶生产过程的操作成本，也不利于生产过程的连续稳定运行。单级结晶过程中，为获得较高的回收率，结晶温度通常较低，所得对二甲苯晶体温度也较低，因此，在使用纯对二甲苯液体产品进行洗涤时，纯对二甲苯容易在洗涤过程中重结晶析出，进而堵塞过滤通道，使洗涤过程难以进行，难以取得良好的洗涤效果。
发明内容
[0004] 本发明所要解决的技术问题是现有生产对二甲苯的结晶方法中存在的能耗大、预冷器结垢严重、晶体洗涤困难的问题，提供一种新的对二甲苯的结晶方法。该方法具有能耗低、预冷器结垢轻、晶体洗涤方便的优点。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明采用技术方案如下：一种对二甲苯的结晶方法，[0006] a) 混合二甲苯原料进入原料中间罐中，一部分原料I经母液换热器与预冷器冷却后返回到原料中间罐中，一部分原料II进入晶浆罐中，其中原料I与原料II的重量之比为1～100:1；
[0007] b）晶浆罐中的溢流母液从上部流出进入釜式结晶器中进行结晶，浓缩晶浆从下部流出后经固液分离器分离得到过滤母液和对二甲苯晶体，过滤母液进入釜式结晶器中进行结晶，其中，溢流母液与过滤母液的重量之比为0.1～10:1；
[0008] c) 对二甲苯晶体在熔融罐中经加热后熔化，5～30%重量的对二甲苯返回固液分离器作为洗涤液，70～95%重量的对二甲苯作为产品进入产品罐；
[0009] d）釜式结晶器中的晶浆分为两部分流出，晶浆I经套管式结晶器换热后返回到釜式结晶器中，晶浆II经增稠器浓缩后得到预分离母液和浓缩晶浆，其中晶浆I与晶浆II的重量之比为1～100:1；
[0010] e）浓缩晶浆经固液分离器分离得到对二甲苯晶体和结晶过滤母液，对二甲苯晶体返回到晶浆罐中；
[0011] f) 预分离母液与结晶过滤母液混合后分为两股，第一股占5～95%重量的结晶母液I返回结晶器中，第二股占5～95%重量的结晶母液II经母液换热器对混合二甲苯原料I进行冷却后进入母液罐，其中，预分离母液与结晶过滤母液的重量之比为0.1～10:1。
[0012] 上述技术方案中，优选的技术方案，晶浆罐为绝热操作；釜式结晶器为绝热操作；第一股占5～95%重量的结晶母液I返回到套管结晶器中；溢流母液和过滤母液进入套管结晶器中；优选的技术方案，固液分离器为离心机、过滤机或晶体洗涤塔；优选的技术方案，增稠器为重力沉降槽、固液旋流器。
[0013] 上述技术方案中，混合二甲苯原料进入结晶器之前，利用结晶母液对混合二甲苯原料进行冷却，回收了结晶母液的冷量，减少了预冷过程的能耗。预冷后的混合二甲苯原料不直接进入结晶器中，而是返回到原料中间罐中，再从原料中间罐中单独引一股原料进入结晶器中进行结晶，其好处在于：进入预冷器的混合二甲苯原料的流量可以很大，不受后续结晶器的进料流量限制，从而可以提高原料在预冷器中的流速，以强化预冷器的换热效果，同时能防止对二甲苯在预冷过程中结晶析出形成晶垢。设置晶浆罐的好处在于：利用温度较高的原料对晶体进行升温，既回收了晶体的冷量，又熔化了部分细小晶体，升温后的晶浆便于固液分离，且得到的晶体温度较高，能防止洗涤液在洗涤过程中的重结晶现象；熔化部分细小晶体能提高晶浆罐中的晶体平均粒度，便于后续的固液分离，熔化后的对二甲苯会进入后续结晶器中进行结晶，不会造成产品损失；晶浆罐中的晶浆固含量较低，不能满足后续离心机的进料要求，因此将晶浆罐中的部分母液通过溢流移出，从而对晶浆进行浓缩。釜式结晶器中的晶浆不通过釜式结晶器进行制冷，而是引出一部分晶浆进入套管结晶器中进行制冷，其好处在于：釜式结晶器绝热操作，无需夹套制冷，能防止对二甲苯在釜式结晶器壁面形成晶疤；晶浆在套管结晶器中进行制冷，结晶析出的对二甲苯晶体可以及时被刮刀刮下，从而确保套管结晶器的换热效率；套管结晶器中的晶体可以在釜式结晶器中继续生长，大颗粒的晶体有利于后续的固液分离过程；晶浆的循环量可以设置很大，从而提高套管结晶器中的晶浆流速以强化套管结晶器的换热效果。为确保晶浆在套管结晶器中具有良好的流动性，一般控制晶浆中的固含量在35%以下，因而将一部分结晶母液返回到结晶器中以调节结晶器中晶浆的固含量。对于后续的离心分离设备而言，为确保达到最佳操作工况，一般要求进料晶浆中的固含量为50～60%，因此使用增稠设备对晶浆进行预分离，使浓缩后的晶浆满足离心机的进料要求。溢流母液和过滤母液不直接进入釜式结晶器，而是先经套管结晶器冷却后再返回到釜式结晶器中，则可以减少进入套管结晶器的晶浆循环量，减少晶体在输送过程中的破碎与磨损。
[0014] 使用本发明的生产对二甲苯的结晶方法进行对二甲苯的结晶生产，原料预冷过程的制冷能耗节约了31.8%，预冷器和套管结晶器的清洗周期由90天最大能延长到240天，有效解决了预冷器和套管结晶器结垢严重的问题，在晶浆罐中利用原料对晶体进行升温，提高了后续固液分离与晶体洗涤效果，对二甲苯产品的纯度达到99.9%，取得了较好的技术效果。
附图说明
[0015] 图1是本发明所述对二甲苯的结晶方法的流程示意图。
[0016] 图2是本发明所述对二甲苯的结晶方法的另一种流程示意图。
[0017] 图3是本发明所述对二甲苯的结晶方法的另一种流程示意图。
[0018] 图4是现有对二甲苯的结晶方法的流程示意图。
[0019] 如图1所述，混合二甲苯原料a进入原料中间罐1中，一部分原料b经母液换热器2和预冷器3预冷却后返回到原料中间罐1中，一部分原料c进入晶浆罐4中对晶体进行升温。晶浆罐4中的溢流母液d从上部流出进入釜式结晶器8中进行结晶，浓缩晶浆e经固液分离器5分离得到过滤母液f和对二甲苯晶体g，过滤母液f进入釜式结晶器8中进行结晶。对二甲苯晶体g在熔融罐6中经加热后熔化，一部分作为洗涤液h对固液分离器5中的晶体进行洗涤，一部分作为产品i进入产品罐7。釜式结晶器8中的晶浆分两部分流出，晶浆j经套管式结晶器9换热后返回到釜式结晶器8中，晶浆k经增稠器10增稠后得到预分离母液l与浓缩晶浆m。浓缩晶浆m经固液分离器11分离得到对二甲苯晶体n和结晶过滤母液o。对二甲苯晶体k返回到晶浆罐4中，预分离母液l与结晶过滤母液o混合后分为两股，第一股结晶过滤母液p返回釜式结晶器8中，第二股结晶过滤母液q通过母液换热器
2对混合二甲苯原料b进行冷却后进入母液罐12中。
2对混合二甲苯原料b进行冷却后进入母液罐12中。
[0020] 如图2所述，混合二甲苯原料a进入原料中间罐1中，一部分原料b经母液换热器2和预冷器3预冷却后返回到原料中间罐1中，一部分原料c进入晶浆罐4中对晶体进行升温。晶浆罐4中的溢流母液d从上部流出进入釜式结晶器8中进行结晶，浓缩晶浆e经固液分离器5分离得到过滤母液f和对二甲苯晶体g，过滤母液f进入釜式结晶器8中进行结晶。对二甲苯晶体g在熔融罐6中经加热后熔化，一部分作为洗涤液h对固液分离器5中的晶体进行洗涤，一部分作为产品i进入产品罐7。釜式结晶器8中的晶浆分两部分流出，晶浆j经套管式结晶器9换热后返回到釜式结晶器8中，晶浆k经增稠器10增稠后得到预分离母液l与浓缩晶浆m。浓缩晶浆m经固液分离器11分离得到对二甲苯晶体n和结晶过滤母液o。对二甲苯晶体k返回到晶浆罐4中，预分离母液l与结晶过滤母液o混合后分为两股，第一股结晶过滤母液p返回套管结晶器9中，第二股结晶过滤母液q通过母液换热器
2对混合二甲苯原料b进行冷却后进入母液罐12中。
2对混合二甲苯原料b进行冷却后进入母液罐12中。
[0021] 如图3所述，混合二甲苯原料a进入原料中间罐1中，一部分原料b经母液换热器2和预冷器3预冷却后返回到原料中间罐1中，一部分原料c进入晶浆罐4中对晶体进行升温。晶浆罐4中的溢流母液d从上部流出进入套管结晶器9中进行结晶，浓缩晶浆e经固液分离器5分离得到过滤母液f和对二甲苯晶体g，过滤母液f进入套管结晶器9中进行结晶。对二甲苯晶体g在熔融罐6中经加热后熔化，一部分作为洗涤液h对固液分离器5中的晶体进行洗涤，一部分作为产品i进入产品罐7。釜式结晶器8中的晶浆分两部分流出，晶浆j经套管式结晶器9换热后返回到釜式结晶器8中，晶浆k经增稠器10增稠后得到预分离母液l与浓缩晶浆m。浓缩晶浆m经固液分离器11分离得到对二甲苯晶体n和结晶过滤母液o。对二甲苯晶体k返回到晶浆罐4中，预分离母液l与结晶过滤母液o混合后分为两股，第一股结晶过滤母液p返回套管结晶器9中，第二股结晶过滤母液q通过母液换热器
2对混合二甲苯原料b进行冷却后进入母液罐12中。
2对混合二甲苯原料b进行冷却后进入母液罐12中。
[0022] 如图4所述，来自原料罐1的混合二甲苯原料a经预冷器2预冷却后，在结晶器3中进行结晶，结晶器3中的晶浆b经固液分离器4固液分离后得到对二甲苯晶体c和结晶过滤母液d。对二甲苯晶体c在熔融罐5中熔化，一部作为洗涤液e对固液分离器4中的晶体进行洗涤，一部分作为产品f进入产品罐6。结晶过滤母液d分为两股，第一股结晶过滤母液g返回结晶器3中，第二股结晶过滤母液h进入母液罐7。
[0023] 下面通过实施例来对本发明作进一步阐述。
具体实施方式
[0024] 【实施例1】
[0025] 本发明所述的分离对二甲苯的结晶方法。
[0026] 如图1所述，混合二甲苯原料a进入原料中间罐1中，温度为30℃，流量为1075kg/h，对二甲苯含量为80wt%，一部分原料b经母液换热器2和预冷器3预冷却后返回到原料中间罐1中，其流量为5375 kg/h，一部分原料c进入晶浆罐4中对晶体进行升温，其流量为1075kg/h，温度为15℃。晶浆罐4的操作温度为3.5℃，溢流母液d从上部流出进入釜式结晶器8中进行结晶，浓缩晶浆e经固液分离器5分离得到过滤母液f和对二甲苯晶体g，过滤母液f进入釜式结晶器8中进行结晶，结晶温度为-17℃，其中，溢流母液d与过滤母液f的重量之比为0.6:1。对二甲苯晶体g在熔融罐6中经加热后熔化，熔化温度为20℃，20%重量的对二甲苯作为洗涤液h对固液分离器5中的晶体进行洗涤，20%重量的对二甲苯作为产品i进入产品罐7。釜式结晶器8中的晶浆分两部分流出，晶浆j经套管式结晶器9换
3
热后返回到釜式结晶器8中，其流量为48m/h，晶浆k经增稠器10增稠后得到预分离母液
3
l与浓缩晶浆m，其流量为2.7m/h。浓缩晶浆m经固液分离器11分离得到对二甲苯晶体n和结晶过滤母液o。对二甲苯晶体k返回到晶浆罐4中，预分离母液l与结晶过滤母液o混合后分为两股，第一股占76%重量的结晶过滤母液p返回釜式结晶器8中，第二股占24%重量的结晶过滤母液q通过母液换热器2对混合二甲苯原料b进行冷却后进入母液罐12中，其中，预分离母液l与结晶过滤母液o的重量之比为1.5:1。
3
热后返回到釜式结晶器8中，其流量为48m/h，晶浆k经增稠器10增稠后得到预分离母液
3
l与浓缩晶浆m，其流量为2.7m/h。浓缩晶浆m经固液分离器11分离得到对二甲苯晶体n和结晶过滤母液o。对二甲苯晶体k返回到晶浆罐4中，预分离母液l与结晶过滤母液o混合后分为两股，第一股占76%重量的结晶过滤母液p返回釜式结晶器8中，第二股占24%重量的结晶过滤母液q通过母液换热器2对混合二甲苯原料b进行冷却后进入母液罐12中，其中，预分离母液l与结晶过滤母液o的重量之比为1.5:1。
[0027] 【实施例2】
[0028] 本发明所述的生产对二甲苯的结晶方法。
[0029] 按照实施例1的操作条件，采用如图2所述的生产对二甲苯的结晶方法，其中，混合二甲苯原料b的流量为10750kg/h。
[0030] 【实施例3】
[0031] 本发明所述的生产对二甲苯的结晶方法。
[0032] 按照实施例1的操作条件，采用如图3所述的生产对二甲苯的结晶方法，其中，混合二甲苯原料b的流量为16125kg/h。
[0033] 【比较例1】
[0034] 现有的生产对二甲苯的结晶方法。
[0035] 按照实施例1的操作条件，采用如图4所述的生产对二甲苯的结晶方法，其结果列于表1中。
[0036] 表1
[0037]对比项 实施例1实施例2实施例3比较例1
对二甲苯回收率（%） 83 83 83 83
对二甲苯纯度（%） 99.9 99.9 99.9 99.7
母液换热所节约的预冷制冷能耗（%） 31.8 31.8 31.8 0
预冷器清洗周期（天） 120 180 240 90
釜式结晶器清洗周期 无 无 无 90
套管结晶器清洗周期 120 180 240 无
对二甲苯回收率（%） 83 83 83 83
对二甲苯纯度（%） 99.9 99.9 99.9 99.7
母液换热所节约的预冷制冷能耗（%） 31.8 31.8 31.8 0
预冷器清洗周期（天） 120 180 240 90
釜式结晶器清洗周期 无 无 无 90
套管结晶器清洗周期 120 180 240 无
[0038] 通过对比例可以看出，本发明所述的分离对二甲苯结晶的方法有效地降低了分离过程的能耗，回收的母液冷量占预冷所需能量的1/3左右；利用原料在预冷器中的大流量循环有效地防止了预冷器中的结垢现象，延长了预冷器的清洗周期；利用晶浆在套管结晶器中的大流量循环有效地防止了套管结晶器中的结垢现象，延长了套管结晶器的清洗周期；与此同时，由于釜式结晶器为绝热操作，因此无需进行定期清洗；利用原料对晶体进行升温，提高了固液分离与晶体洗涤效果，产品纯度也得到了提高。